Mischung, Polyesterzusammensetzung, Folie sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen, Polyesterzusammensetzungen, Filme und Verfahren zu deren Herstellung.
Aromatische Polyester, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat sind weithin bekannte Kunststoffe, die u.a. zur Herstellung von Folien eingesetzt werden können. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Kunststoffe erfordert möglichst kostengünstige Verfahren zu deren Herstellung. Zur Erhöhung der Herstellgeschwindigkeit der Folien wird häufig ein Verfahren eingesetzt, bei dem die Polyesterschmelze elektrostatisch aufgeladen wird. Hierbei ist es erforderlich, dass die Polyesterschmelze einen möglichst geringen spezifischen Widerstand aufweist, um eine hohe Produktqualität zu erzielen. Dies wird vielfach durch Zugabe von Metallsalzen zur Schmelze erzielt. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift EP 1 213 123 den Einfluss verschiedener Metallsalze auf die Produktqualität extrudierter Folien.
Nachteilig an diesen Polyesterfolien ist die geringe Stabilität des Kunststoffs. Zur Verbesserung dieser Stabilität werden meistens Phosphorverbindungen zugesetzt. Werden übliche Phosphorsäurederivate eingesetzt, so treten Trübungen auf, die für das optische Erscheinungsbild der Folie nachteilig sind.
Aus dem Dokument EP 0 403 664 sind Polyester bekannt, die neben Alkali- und Erdalkalimetallsalzen Phosphoniumverbindungen umfassen. Diese Folien weisen eine hohe Transparenz auf. Darüber hinaus zeigen diese Folien eine hohe thermische Stabilität, wobei diese Folien unter Verwendung der zuvor dargelegten Verfahren mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden können. Nachteilig ist jedoch, dass Phosphoniumverbindungen vielfach gesundheitsschädlich sind, wobei diese aus der Folie migrieren können. Darüber hinaus sind Phosphoniumverbindungen sehr teuer.
Generell gilt für alle Phosphorverbindungen, dass sie für den vorgesehenen Verwendungszweck eine FDA-Zulassung (FDA = Food and Drugs Administration) haben müssen.
Des Weiteren beschreibt beispielsweise die Veröffentlichung „Improved Electrostatic Pinning Using a Biased, Conductive Shield" von M.C. Zaretsky, J. E. Benson, erschienen im Journal of Electrostatics, 40 & 41 (1997) 735-740 die Extrudierbarkeit von Zusammensetzungen, die sowohl Metallsalze als auch die in Dokument EP 0403 664 beschriebenen Phosphorverbindungen aufweisen.
In Anbetracht des Standes der Technik war es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polyesterzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, mit der Polyesterfolien mit besonders hoher Geschwindigkeit hergestellt werden können, wobei die hergestellten Folien eine hohe thermische Stabilität sowie eine hohe Transparenz aufweisen sollten.
Hierbei sollte die Polyesterzusammensetzung besonders kostengünstig hergestellt werden können. Des Weiteren sollte die Polyesterzusammensetzung auf bekannten Anlagen zu Polyesterfolien verarbeitbar sein. Darüber hinaus sollte die Folie möglichst keine Anteile an gesundheitlich bedenklichen Verbindungen aufweisen.
Darüber hinaus war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Folien mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften herzustellen, wobei diese Folien nur geringe Anteile an niedermolekularen Verunreinigungen aufweisen sollten.
Des Weiteren sollten die Folien eine geringe elektrostatische Aufladung zeigen.
Weiterhin sollte die Folie eine hohe Haltbarkeit aufweisen. Insbesondere sollten möglichst wenig Veränderungen durch Migration von Bestandteilen der Folien auftreten.
Weiterhin sollten die hergestellten Polyesterfolien leicht recycelt werden können.
Ein entscheidender Schritt zur Lösimg dieser und weiterer nicht explizit genannter Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, wird durch eine Mischung mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 zur Verfugung gestellt. Zweckmäßige Abwandlungen dieser erfϊndungsgemäßen Mischungen werden in den auf Anspruch 1 zurückbezogenen Patentansprüchen unter Schutz gestellt. Hinsichtlich der Polyesterzusammensetzungen sowie der Folien liefern die Ansprüche 15 und 16 eine Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe.
Dadurch, dass eine Mischung, umfassend mindestens eine Polyestervorstufe, mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz, mindestens einen Phosphonsäureester der Formel (I) umfasst
(RO)OC-R'-PO(OR)2 (I), worin R unabhängig eine Gruppe mit 1 bis 60 Kohlenstoffatomen und R' eine verbindende Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellt, gelingt es auf nicht ohne weiteres vorhersehbare Weise eine Polyesterzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung von Polyesterfolien mit hoher Wärmebeständigkeit und Transparenz eingesetzt werden kann, wobei die Folien mit hoher Geschwindigkeit und geringen Kosten hergestellt werden können.
Zugleich werden eine Reihe weiterer Vorteile erzielt. Hierzu gehören u.a.:
Die Polyesterzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auf bekannten Anlagen großtechnisch und kostengünstig zu Folien verarbeitet werden.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Folien in großem Maßstab mit einer besonders geringen Fehlerquote, gemessen an der hohen Herstellungsgeschwindigkeit, produziert werden.
Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäß erhaltenen Folien eine geringe elektrostatische Aufladung, die für viele Anwendungszwecke vorteilhaft oder notwendig ist.
Die erfindungsgemäßen Folien zeichnen sich durch eine geringe Trübung aus. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Polyesterzusammensetzungen ohne eine hohe Fehlerquote zu besonders dünnen Folien verarbeitet werden.
Des Weiteren zeigen die erfindungsgemäß erhaltenen Folien einen geringen Anteil an Verunreinigungen und können einfach recycelt werden.
Darüber hinaus weisen die erfindungsgemäßen Polyesterzusammensetzungen und die hieraus erhältlichen Folien keinen Anteil an gesundheitlich bedenklichen Stoffen auf.
Die erfindungsgemäße Folie umfasst mindestens eine aromatische Polyestervorstufe. Der Begriff der Polyestervorstufe ist hierbei weit zu verstehen. Neben Zusammensetzungen, bei denen mindestens eine freie aromatische Dicarbonsäure oder mindestens ein aromatischer Dicarbonsäurediester mit mindestens einem geeigneten Alkandiol umgesetzt wurde, sind hierbei auch Präpolymere mit einem geringen Molekulargewicht von 500 bis 10000 g/mol sowie Polyester mit einem Molekulargewicht von über 10000 g/mol zu verstehen, die zu einem höheren Molekulargewicht kondensiert werden können, wobei sich die Angabe des Molekulargewichts auf das Zahlenmittel bezieht.
Zu den bekannten aromatischen Dicarbonsäuren gehören Terephthalsäure, Isophthalsäure, und 2,6-Naphthalindicarbonsäure. Zu den üblichen Alkandiolen gehören u.a. Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol und/oder 1,4- Cyclohexandimethanol.
Die aus den Polyestervorstufen erhältlichen aromatischen Polyester sind in der Fachwelt weithin bekannt. Hierzu gehören u.a. Polyethylenterephthalat,
Polytrimethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und/oder Polyethylennaphthalat, wobei Polyethylenterephthalat und Polytrimethylenterephthalat bevorzugt sind.
Neben Homopolymeren der zuvor dargelegten Polyester können auch Copolymere eingesetzt werden, wobei hier Mischungen der zuvor dargelegten Dicarbonsäuren eingesetzt werden können. Des Weiteren können diese Copolymere weitere Dicarbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren umfassen, wie beispielsweise 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, Adipinsäure und p- Hydroxybenzoesäure.
Der Anteil der Polyestervorstufe in der Mischung umfasst vorzugsweise mindestens 70, besonders bevorzugt mindestens 80 und ganz besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung.
Des Weiteren umfasst die Mischung mindestens ein Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz. Diese Verbindungen sind allgemein bekannt. Unter den Alkalimetallen sind hierbei insbesondere Lithium, Natrium und Kalium bevorzugt, wobei Lithium besonders bevorzugt ist. Zu den bevorzugten Erdalkalimetallen gehören Magnesium und Calcium, wobei die Erdalkalimetalle gegenüber den Alkalimetallen bevorzugt sind.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze eingesetzt, die in Wasser löslich sind. Bei 25 °C beträgt die Löslichkeit hierbei vorzugsweise mindestens 1 g/l, besonders bevorzugt mindestens 5 g/l. Diese Salze sind allgemein bekannt, wobei insbesondere Carbonsäuresalze und Hydroxide und gegebenenfalls Halogenide, der zuvor genannten Metalle eingesetzt werden können.
Zu den besonders bevorzugten Verbindungen gehören u.a. Magnesiumacetat- Tetrahydrat, Calciumacetat-Hydrat, Natriumacetat-Trihydrat, Magnesiumoxid, Magnesiumchlorid-Hexahydrat, Natriumchlorid, Kaliumacetat,
Natriumdekahydrat, Natriumhydrogenphosphat-Monohydrat, Litiiuncitrat- Tetrahydrat, Litiumhydroxid, Calciumchlorid, Calciumhydrid-Dihydrat (Tetrahydrat), Kaliumchlorid, Baruimacetat-Monohydrat.
Die zuvor dargelegten Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze können einzeln oder als Mischungen eingesetzt werden.
Die Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze können insbesondere als klare Lösung eingesetzt werden, wobei diese Lösungen vorzugsweise eine Trübung kleiner oder gleich 8 gemessen in „nephelometrischen Trübungseinheiten" (NTU) aufweisen. Um klare Lösungen zu erhalten können diese Salze insbesondere in Wasser gelöst und anschließend mit weiteren Lösungsmitteln, insbesondere organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Ethylenglykol vermischt werden.
Vorzugsweise beträgt der Anteil der Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze 1-1000 ppm, besonders bevorzugt 5-500 ppm, bezogen auf das Gewicht der Polyestervorsrufe.
Darüber hinaus umfasst die Mischung zur Herstellung einer Polyesterzusammensetzung mindestens einen Phosphonsäureester der Formel (I)
(RO)OC-R'-PO(OR)2 (I), worin R unabhängig eine Gruppe mit 1-60 Kohlenstoffatomen und R' eine verbindende Gruppe mit 1-20 Kohlenstoffatomen darstellt.
Der Ausdruck „Gruppe mit 1-60 Kohlenstoffatomen" bzw. „Gruppe mit 1-20 Kohlenstoffatomen" kennzeichnet Reste organischer Verbindungen, die 1 bis 60 bzw. 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen. Er umfasst aromatische, heteroaromatische, aliphatische und heteroaliphatische Gruppen. Die heteroaromatischen bzw. heteroaliphatischen Gruppen können neben Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen insbesondere Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphoratome aufweisen. Die genannten Gruppen können verzweigt oder nicht verzweigt oder cyclisch sein.
Zu den bevorzugten Gruppen R gehören Cycloalkyl-, Alkyl- oder Arylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei Alkylgruppen besonders bevorzugt sind. Zu den bevorzugten Arylgruppen gehören insbesondere Phenylreste, Benzylreste sowie Naphthylreste. Zu den besonders bevorzugten Alkylgruppen gehören u.a. Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylreste. Zu den Cycloalkylgruppen gehört insbesondere die Cyclohexylgruppe. Hierbei sind Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylreste besonders bevorzugt.
Die Gruppe R' in Formel (I) stellt bevorzugt eine Cycloalkylen-, Alkylen- oder eine Arylengruppe mit 1-8 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1-6 Kohlenstoffatomen dar. Hierzu gehören insbesondere Cyclohexylen- und Phenylengruppen sowie Methylen-, Ethylen-, Propylen- oder Butylengruppen, wobei Alkylengruppen gegenüber Arylengruppen bevorzugt sind. Bevorzugt stellt die Gruppe R' in Formel (I) eine Methylen- oder eine Ethylengruppe dar.
Zu den besonders bevorzugten Phosphonsäureestern der Formel (I) gehören u.a. Trimethylphosphonoacetat, Triethylphosphonoacetat (TEPA), Tripropylphosphonoacetat, Tributylphosphonoacetat, Triethylphosphonoproprionat (TEPP), Trimethylphosphonoproprionat Tripropylphosphonoproprionat und Tributylphosphonoproprionat .
Vorzugsweise wird der Phosphonsäureester der Formel (I) in einer Menge im Bereich von 2-1000 ppm, vorzugsweise 10 bis 500 ppm, bezogen auf das Gewicht der Polyestervorstufe, eingesetzt.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Phosphonsäureester gemäß Formel (I) in einer Lösung der Polyestervorstufe zugegeben werden. Diese Lösungen umfassen vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Lösung, Phosphonsäureester gemäß
Formel (I). Zu den bevorzugten Lösungsmitteln gehören insbesondere organische Lösungsmittel, wobei Ethylenglykol besonders bevorzugt ist.
Besonders bevorzugt liegt das molare Verhältnis von Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz zum Phosphonsäureester im Bereich von 1 :0,1 bis 1 :2,0, insbesondere 1 :0,5 bis 1 :1,5.
Überraschend können wärmestabile, klare Lösungen erhalten werden, falls man Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz in Wasser löst, anschließend mindestens ein organisches Lösungsmittel zugibt und nachfolgend mit mindestens einer Mischung versetzt, die mindestens einen Phosphonsäureester der Formel (I)
(RO)OC-R'-PO(OR)2 (I), worin R unabhängig eine Gruppe mit 1 bis 60 Kohlenstoffatomen und R' eine verbindende Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffen darstellt, sowie mindestens ein organisches Lösungsmittel umfasst.
Derartige Lösungen stellen wertvolle Zwischenprodukte dar, die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, da die mindestens eine Polyestervorstufe umfassenden Mischungen, bevorzugt mit derartigen Lösungen hergestellt werden. Diese Lösungen weisen insbesondere bei Wärmeeinwirkung eine hohe Stabilität auf.
Die Stabilität dieser Lösungen ist insbesondere deshalb überraschend, weil Lösungen von Erdalkalisalzen, die Wasser und Ethylenglykol umfassen, beim Erwärmen unter Rückfluss trüb werden können. So wird beispielsweise eine wässrige Mg-Acetat -Lösung, wenn sie mit Ethylenglykol auf einen Gehalt von 10 Gew.% Mg-Acetat verdünnt wurde, beim Kochen unter Rückfluss trüb.
Bevorzugt werden die Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze zunächst in Wasser gelöst, und anschließend mit einem organischen Lösungsmittel versetzt. Hierbei liegt das Gewichtsverhältnis von Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz zu Wasser vorzugsweise im Bereich von 2:1 bis 1:10, besonders bevorzugt 1:1 bis 1:4.
Anschließend wird diese Lösung mit mindestens einem organischen Lösungsmittel versetzt, wobei die Lösung vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-% organisches Lösungsmittel umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Der Anteil an Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz in dieser Lösung beträgt vorzugsweise mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
Setzt man die bei Raumtemperatur klare Lösung von Erdalkalisalzen, die Wasser und mindestens ein organisches Lösungsmittel umfassen, mit Mischungen von organischen Lösungsmitteln und Phosphonsäurederivaten gemäß Formel (I) um, so erhält man überraschend auch unter Rückflussbedingungen stabile klare Lösungen mit Phosphonsäureestern. Diese ergeben auch bei der Filmherstellung die Folien mit den gewünschten Eigenschaften bei der Herstellung und im Produkt.
Bevorzugt umfassen Lösungen von organischen Lösungsmitteln und Phosphonsäurederivaten gemäß Formel (I) mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-% organisches Lösungsmittel und bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 8 Gew.-% Phosphonsäurederivate gemäß Formel (I), jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
Bevorzugt umfassen Lösungen von organischen Lösungsmitteln, Wasser, Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalzen und Phosphonsäurederivaten gemäß Formel (I) mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-% Wasser, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-% Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalze, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-% Phosphonsäurederivate gemäß Formel (I) und mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 60 Gew.-% organische Lösungsmittel.
Besonders bevorzugt ist das organische Lösungsmittel Ethylenglykol oder eine Verbindung, die Ethylenglykol freisetzen kann.
Neben den zuvor dargelegten Bestandteilen kann die Mischung zur Herstellung von Polyesterzusammensetzungen Verzweigungsmittel umfassen. Zu den erfindungsgemäß bevorzugten Verzweigungsmitteln gehören unter anderem Säuren oder deren Derivate mit mindestens drei funktionellen Gruppen, wie Trimellitsäure, Pyromellitsäure oder tri- bis hexavalente Alkohole, wie Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Glycerin, oder entsprechende Hy droxy säuren. Das besonders bevorzugte Verzeigungsmittel ist Pentaerythrit.
Die Mischung kann vorzugsweise 1 bis 300 ppm, besonders bevorzugt 50 bis 250 ppm Verzweigungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyestervorstufe, umfassen.
Die erfindungsgemäße Mischung kann übliche Mengen, vorzugsweise 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 1 Gew. -%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung weitere Zusatzstoffe als Beimischungen, wie Katalysatoren, Stabilisatoren, Antistatika, Antioxidantien, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Farbstoffaufnahme-Modifikatoren, Lichtstabilisatoren, organische Phosphite, optische Aufheller, Füllstoffe und Mattierungsmittel, insbesondere Siliziumoxide, Aluminiumoxide und Tonerden, enthalten.
Die erfindungsgemäße Mischung kann insbesondere zur Herstellung von Polyesterzusammensetzungen verwendet werden. Hierbei wird eine Mischung umgesetzt, wobei mindestens ein Phosphonsäureester der Formel (I) mit der Polyestervorstufe reagiert. Es wird angenommen, dass hierbei kovalente Bindungen gebildet werden, wobei der hierbei entstehende Polyester Gruppen der Formel (II), (III) und/oder (IV) umfassen kann
Z-O-C (O)-R'-PO(OR)2 (II),
Z-O-C (O)-R'-PO(OR)(OZ) (III),
Z-O-C (O)-R'-PO(OZ)2 (IV), worin Z einen Polyesterrest, R' eine verbindende Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen und R unabhängig eine Gruppe mit 1 bis 60 Kohlenstoffatomen oder ein Wasserstoffatom bezeichnet, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll. Der Polyesterrest bezeichnet hierbei eine Gruppe, die durch Kondensation der Polyestervorstufe erhalten werden kann.
Hierbei kann die Herstellung der Polyesterzusammensetzung durch jedes bekannte Verfahren erfolgen. Die Herstellung des Polyesters kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durch Umsetzung eines Diols mit einem Diester, wie beispielsweise Dimethylterephthalat, oder mit Terephthalsäure erfolgen. Bevorzugt wird hierbei die Säure, beispielsweise Terephthalsäure, eingesetzt. Zunächst entsteht hierbei der Dicarbonsäurediester, der bei ansteigenden Temperaturen unter Verminderung des Druckes ein- oder mehrstufig polykondensiert wird, wobei Diol und Wasser freigesetzt werden.
Im Allgemeinen werden für diese Umsetzung Katalysatoren eingesetzt, wie beispielsweise Verbindungen des Ti, Mn, Mg, Ca, Li, Co, und/oder Zn für die Umesterung; beispielsweise Verbindungen des Sb, Ti, Ge und/oder Sn für die Veresterung und beispielsweise Verbindungen des Sb, Ti, Pb, Ge, Zn und/oder Sn oder Zeolithe für die Polykondensation. Hierbei werden die Katalysatoren in üblichen Mengen, beispielsweise bis zu 500 ppm, bezogen auf die Polyestervorstufe eingesetzt.
Die Zusatzstoffe, insbesondere das Alkali- und/oder Erdalkalimetallsalz sowie der Phosphonsäureester, können zu Beginn der Polykondensationsreaktion zugegeben werden. Des Weiteren können diese Additive auch zu einem späteren Zeitpunkt der Reaktionsmischung beigefügt werden. Hierbei können diese Zusatzstoffe zusammen oder getrennt zugegeben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegende Erfindung wird der Phosphonsäureester erst zugesetzt, wenn mindestens 50%, insbesondere
mindestens 70% des Veresterungsgemisches verestert sind. Besonders bevorzugt liegt der Veresterungsgrad im Bereich von 80 bis 99%, besonders bevorzugt 92 bis 98%. Dieser Veresterungsgrad (U) kann hierbei aus der Verseifungszahl (Vz) und der Säurezahl (Sz) des Reaktionsgemisches gemäß U=( Vz - Sz) *100/ Vz berechnet werden. Die Verseifungszahl wird durch Verseifung mit Kaliumhydroxid in n-Propanol/Ethylenglykol (8:2) und potentiometrische Titration und die Säurezahl durch potentiometrische Titration in Dimethylformamid bestimmt.
Weitere Einzelheiten zur Herstellung der Polyesterzusammensetzung sind unter anderem in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Bd. 12, 2. Auflage, Seiten 195-210, EP 0 921 145, US 4,113,704 und DE-OS 198 41 375 dargelegt.
Der in der Zusammensetzung enthaltene Polyester kann im Allgemeinen eine intrinsische Viskosität im Bereich von 0,5-0,8, vorzugsweise 0,56-0,70 dL/g, gemessen in Phenol/Dichlorbenzol (6:4) bei 25 "C aufweisen (125 mg Polyester auf 25 ml Lösung).
Der auf das Metall bezogene Anteil an Alkali- und/oder Erdalkalimetallen in der Polyesterzusammensetzung, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 1000 ppm, besonders bevorzugt 10 bis 500 ppm.
Der atomare Anteil an Phosphor der Polyesterzusammensetzung, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 500 ppm, besonders bevorzugt 10 bis 250 ppm.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Polyesterzusammensetzung einen Trübungsgrad in "nephelometrischen Trübungseinheiten" (NTU) kleiner oder gleich 12, insbesondere kleiner oder gleich 8, auf.
Darüber hinaus weist eine erfindungsgemäße Polyesterzusammensetzung einen geringen spezifischen Widerstand auf. Vorzugsweise beträgt dieser Widerstand höchstens 10 Olim x cm, insbesondere höchstens 5 x 10 Olim x cm, wobei der spezifische Widerstand über die Messung der Schmelzeleitfähigkeit in einer Edelstahlzelle mit angeschlossenem Meßgerät bestimmt wurde.
Des Weiteren weist eine erfindungsgemäße Polyesterzusammensetzung eine hohe thermische Beständigkeit auf. Bevorzugt beträgt die thermooxidative Stabilität mindestens 30%, besonders bevorzugt mindestens 50% gemessen mit thermogravimetrischer Analyse unter Luft bei Temperaturen bis 300 0C.
Die erfindungsgemäßen Polyesterzusammensetzungen weisen vorzugsweise einen geringen Anteil an Verunreinigungen, insbesondere an Acetaldehyd auf. Der Anteil an Acetaldehyd beträgt vorzugsweise höchstens 150 ppm, besonders bevorzugt höchstens 100 ppm und ganz besonders bewvorzugt höchstens 50 ppm, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Die Polyesterzusammensetzung kann zu Granulaten verarbeitet werden. Des Weiteren kann die aus dem Herstellungsverfahren erhaltene Polyesterschmelze unmittelbar, beispielsweise zu Folien, verarbeitet werden.
Die Herstellung von Folien aus der Polyesterzusammensetzung ist ebenfalls bekannt, wobei in diesem Zusammenhang unter anderem auf die Druckschrift Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Bd. 12, 2. Auflage, Seiten 195-210 und US 2,823,421 verwiesen wird.
Zur Herstellung von Folien aus den Polyesterzusammensetzungen werden vorzugsweise Verfahren eingesetzt, bei denen der Polyester elektrostatisch aufgeladen wird, um die Haftung des Polyesters auf der Kühlwalze zu erhöhen. Derartige Verfahren sind seit längerem bekannt. Bevorzugte Varianten werden u.a. in EP- 0 707 940 sowie in der zuvor dargelegten Veröffentlichung „Improved
Electrostatic Pinning Using a Biased, Conductive Shield", Journal of Electrostatics 40&41 (1997) 735-740, beschrieben.
Üblichwird die Polyesterzusammensetzung in geschmolzenem Zustand durch eine Düse auf eine Walze extrudiert, die im Allgemeinen eine Temperatur im Bereich von 6O0C bis 800C aufweisen kann. Vielfach entsteht hierbei ein Film aus amorphem Polyester. Falls eine Polyethylenterephthalat umfassende Schmelze verarbeitet wird, liegt die Temperatur der Polyesterschmelze im Allgemeinen im Bereich von 270 bis 310 °C.
Der Kristallinitätsgrad des Films unmittelbar nach Verlassen der ersten Walze, d.h. vor dem Strecken der Folie, ist im Allgemeinen kleiner als 5%, vorzugsweise kleiner oder gleich 1% und besonders kleiner oder gleich 0,5%.
Die Dicke des Films, der durch Überführen der Polyesterschmelze auf eine Walze erhalten wird, kann in einem weiten Bereich liegen, wobei dieser Wert von der beabsichtigten Anwendung der Folie sowie den Verstreckungsfaktoren in longitudinaler und transversaler Richtung abhängig ist. Im Allgemeinen liegt die Dicke des Films im Bereich von 3 bis 500 μm, vorzugsweise 6 bis 300 μm.
Die Geschwindigkeit der Walze, auf die die Polyesterschmelze überführt wird, kann üblich im Bereich von 80 bis 140 m/min, vorzugsweise 90 bis 120 m/min liegen.
Anschließend kann der erhaltene Film in longitudinaler Richtung, d.h., in Maschinenlaufrichtung gestreckt werden. Im Allgemeinen wird der Film bei einer Temperatur von 75 bis 1000C, vorzugsweise 85 bis 9O0C longitudinal gestreckt.
Der Faktor, um den der Film gestreckt wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 6, besonders bevorzugt 3 bis 5, abhängig von einer Einfach- oder Mehrfachverstreckung.
Vorzugsweise wird der Film, der durch Überfuhren der Polyesterschmelze auf eine Walze erhalten wurde, mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 200 bis 600 m/min, besonders bevorzugt 270 m/min bis 400 m/min longitudinal gestreckt.
Nach diesem Schritt weist die Folie vorzugsweise einen Kristallinitätsgrad im Bereich von 10 bis 25%, insbesondere 15 bis 20% auf.
Die so erhaltene Folie kann beispielsweise zur Herstellung von Bändern für Verpackungen dienen.
Des Weiteren kann die nach der longitudinalen Streckung erhaltene Folie in einem weiteren Schritt transversal, d.h. quer zur Maschinenlaufrichtung, gestreckt werden.
Vorzugsweise liegt der Faktor, um den die Folie transversal gestreckt wird, im Bereich von 2 bis 5, besonders bevorzugt 3 bis 4. Im Allgemeinen wird der Film bei einer Temperatur von 90 bis 12O0C, vorzugsweise 100 bis 1200C transversal gestreckt.
Nach dem Strecken in transversaler Richtung weist die Folie vorzugsweise eine Kristallinität im Bereich von 20 bis 45%, insbesondere 30 bis 40% auf.
Die so erhaltene Folie kann unter anderem als Verpackungsmaterial, insbesondere als Schrumpffolie eingesetzt werden.
Des Weiteren kann die Folie auch einem Wärmestabilisierungsschritt unterzogen werden, sodass die Folie bei Erwärmen auf Temperaturen auf 15O0C oder auf 190°C nur einen geringen Schrumpf zeigt. Hierzu wird die transversal gestreckte Folie für einige Sekunden auf Temperaturen im Bereich von 18O0C bis 2200C erwärmt. Dadurch steigt die Kristallinität auf etwa 50 % an.
Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhältlichen Folien können auf sämtlichen Gebieten eingesetzt werden, in denen auch herkömmliche Folien eingesetzt werden. So können aus den Folien Filme für Verpackungen, beispielsweise im Lebensmittelbereich und auf dem medizinischen Sektor, und Filme für die Fotografie und für die Datensicherung, beispielsweise Mikrofilme, Magnetbänder, Folien für Druckanwendungen, beispielsweise hot-stamping Folien hergestellt werden.
Die Dicke der durch das vorliegende Verfahren erhältlichen Folien liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 μm bis 350 μm, wobei dieser Wert von der Anwendung abhängig ist. So beträgt beispielsweise die Dicke von Folien zur Herstellung von Verpackungen 6 bis 250 μm, für Filme 50 μm bis 175 μm, für technische Filme und Mikrofilme 100 bis 200 μm, für die Isolierung von Motoren und Generatoren 250 bis 350 μm, wohingegen die Dicke von Folien zur Herstellung von Kondensatoren im Bereich von 1 bis 5 μm liegt.
Die erfindungsgemäßen Folien weisen vorzugsweise eine geringe Fehlerquote bei geringer Foliendicke auf. Bevorzugte Folien weisen höchstens 1100, insbesondere höchstens 900 und besonders bevorzugt höchstens 600 Fehler größer 50 μm pro m2 auf, wobei diese Werte auch bei dünnen Folien erzielt werden, die vorzugsweise eine Dicke von höchstens 250 μm, besonders bevorzugt höchstens 30 μm aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulicht, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.
Herstellung von Additivzusätzen
1.1. Ansetzen einer 10 Gew.-%igen Mg(Ac)2 - Lösung in Ethylenglykol (EG) (Magnesiumacetat (Mg(Ac)2 x 4H2O) der Fa. Riedel de Haen
Diese Lösung lässt sich nicht klar herstellen. Es entsteht immer, ob warm oder kalt gelöst, eine milchig trübe Lösung. Löst man das Mg- Acetat zuvor 1 :2 mit Wasser und verdünnt mit EG auf einen Mg-Acetatgehalt in der Lösung auf 10 Gew.-% (Raumtemperatur), bleibt die Lösung klar und farblos. Bei Kochen am Rückfluss wird die Lösung milchig trübe.
Die klare, bei Raumtemperatur angesetzte wässrig-glykolische Mg- Acetatlösung wird für weitere Mischtests mit glykolischen Lösungen ausgewählter P-Verbindungen verwendet.
1.2. Ansetzen von klaren Lösungen in EG folgender P-Verbindungen in einer Konzentration von jeweils 10 Gew.-%:
Phosphorsäure;
Carboxyethylphosphonsäure (CEPA) der Firma Rhodia Consumer
Specialities
Triethylphosphonoacetat (TEPA) der Firma Rhodia Consumer
Specialities;
Triethylphosphonopropionat (TEPP) der Fa. ON-CHEM);
Tris-triethylenglykolphosphat (TEGPA) der Firma Masso.
1.3. Versetzen der wässrig-glykolischen Mg(Ac)2 - Lösung mit den glykolischen Lösungen ausgewählter P-Verbindungen
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Mischtests bei Raumtemperatur (2O0C) und unter Rückflussbedingungen (RF) dargestellt:
Tab. 1 Mischtests
Aus der Tab. 1 wird ersichtlich dass weder Phosphorsäure noch Carboxyethylphosphonsäure (CEPA) geeignet sind, stabile Gemische als Dosierlösungen für den Polyesterprozess zu bilden. Auch der Phosphorsäureester TEGPA, ein gebräuchlicher P-Stabilisator im PET- Prozess, führt zu Trübungen und Ausfällungen mit Mg-Acetat. Lediglich die Phosphonsäureester TEPA und TEPP bilden klare glykolische Lösungen mit Mg-Acetat selbst unter Rückflussbedingungen.
Vergleichsbeispiel 1
Zur Herstellung der Polyesterzusammensetzung wurde ein 10 1 Laborautoklav mit Destillationskolonne für die Veresterung sowie ein Kondensor, eine Kühlfalle sowie ein Vakuumstrang für die Präpolykondensation und Polykondensation eingesetzt.
Die Anlage wurde mit 5.170 g Veresterungsprodukt, 200 ppm Sb (bezogen auf den Polyester) und 30 ppm Phosphor (in Form von Triethylphosphonoacetat der Firma Rhodia Consumer Specialities (TEPA)) beschickt. Das Veresterungsprodukt war eine Terephthalatethylenglykolvorstufe mit einem Umsatz von 97,40 % und einem Schmelzpunkt (DSC) von 240,9°C. Das Antimon wurde als Antimontriacetat in glykolischer Lösung (2 Gew.-%) zugesetzt. TEPA wurde in Ethylenglykol zugegeben, wobei die Lösung 10 Gew.-% TEPA umfasste.
Zunächst wurde die Anlage mit Stickstoff inertisiert. Anschließend wurde die Mischung auf 250°C erwärmt. Die Präpolykondensation und die Polykondensation wurde nach einem Temperatur-Druck-Programm durchgeführt, welches in Tabelle 2 dargestellt ist. Nachdem eine intrinsische Viskosität von 0,63 dl/g erreicht war, wurde die Kondensation beendet.
Tabelle 2
Seg. Zeit Produkttemperatur Druck
Nr. [min] [°C] [mbar]
1 0 250 1000
2 40 270 1000
3 50 270 200
4 75 270 200
5 80 270 50
6 100 270 50
7 105 270 10
8 110 271 1
9 200 280 1
10 Ende 280 1
Die Eigenschaften der erhaltenen Polyesterzusammensetzungen wurden nach den folgenden Verfahren analysiert, wobei die erhaltenen Daten sowie die Polykondensationsdauer in Tabelle 3 dargelegt sind.
Die intrinsische Viskosität (LV) wurde bei 25 °C an einer Lösung von 500 mg Polyester in 100 ml eines Gemisches aus Phenol und 1,2-Dichlorbenzol (3 : 2 Gew. -Teile) gemessen.
Die Bestimmung von Diethylenglykol (DEG) im Polyester erfolgte mittels Gaschromatographie nach vorangegangener Methanolyse von 1 g Polyester in 30 ml Methanol unter Zusatz von 50 mg/1 Zinkacetat im Bombenrohr bei 200 0C.
Die COOH-Endgruppenkonzentration wurde mittels photometrischer Titration mit 0,05 n ethanolischer Kalilauge gegen Bromthymolblau einer Lösung eines Polyesters in einem Gemisch aus o-Kresol und Chloroform (70 : 30 Gew. -Teile) bestimmt.
Die Messung der Farbwerte L und b erfolgte nach HUNTER5 wobei
I = IO - VF und b = M. (Y -0,8467 -Z) .
•v i7
Die Polyesterchips wurden zunächst im Trockenschrank bei 135 ± 5 0C während einer Stunde kristallisiert. Die Farbwerte wurden danach ermittelt, indem in einem Dreibereichsfarbmessgerät der Farbton der Polyesterprobe mit drei Fotozellen, denen je ein Rot-, Grün- und Blaufilter vorgeschaltet war, gemessen wurde (X-, Y- und Z- Werte). Die Auswertung erfolgte nach der Formel von Hunter.
Der Acetaldehyd wurde durch Erhitzen in einem geschlossenen Gefäß aus dem Polyester ausgetrieben und der Acetaldehydgehalt im Gasraum des Gefäßes gaschromatographisch durch Head Space - Analyse bestimmt (Gaschromatograph mit FID und Head Space-Injektionssystem HS40, Perkin Eimer; Trägergas: Stickstoff; Säule: 1,5 m Edelstahl, Füllung: PorapackQ, 80 -100 mesh; Probenmenge: 2 g; Heiztemperatur: 150 °C, Heizdauer: 90 min).
Die Messung des Trübungsgrades in "nephelometrischen Trübungseinheiten" (NTU) erfolgte an einer 10 Gew. -%igen Lösung von Polyester in Phenol/l ,2 Dichlorbenzol (3 : 2 Gew.-Teile) mit einem Nephelometer der Fa. Hach (Typ XR, nach US-Patent 4 198 161) in einer Küvette mit 22,2 mm Durchmesser in Analogie zu der für Wasser gebräuchlichen Norm DIN 38404, Teil 2. Gemessen wird die Intensität des Streulichtes im Vergleich zu einer Formazin-Standardlösung abzüglich des Wertes vom Lösungsmittel (ca. 0,3 NTU).
Die Messung des Glaspunktes, des Kristallisationspunktes sowie des Schmelzpunktes erfolgte folgendermaßen:
7-9 mg der Polyesterprobe werden in einem Aluminiumtiegel in einem Differential-Scanning-Calorimeter (DSC) unter Stickstoffatmosphäre für eine Minute bei 310 0C belastet, die Probe wird auf einem Aluminiumblech abgekühlt und die Ofentemperatur auf 35 0C reduziert. Die abgekühlte Probe wird in Schritten von 10 K/min auf 300 °C erwärmt und während dessen die
Glasübergangstemperatur Tg, die Kristallisationstemperatur Tk und der Schmelzpunkt Tm gemessen.
Der Filtertest wurde folgendermaßen durchgeführt:
Über einen Laborextruder mit druckabhängiger
Schneckengeschwindigkeitskontrolle werden 2-3 kg vorgetrocknetes
Polyestermaterial bei Temperaturen von 290 °C über einen Filter mit einer nominellen Maschenweite von 15 μm durchgesetzt und der Druckanstieg am
Filter über eine Zeit von 60 min. bewertet.
Der Filterwert Fw wird über folgende Formel berechnet:
Fw = A x (Pe - Pb) / M [bar x cm7kg]
Pe - Druck am Testende in bar
Pb - Druck zu Testbeginn in bar
M - Durchgesetzte Polymermenge in Kg
A - Filterfläche in cm2
Bestimmung der optischen Fehler in der Folie:
Das Polymer wird in einem Laborextruder aufgeschmolzen. Über eine Flachdüse wird ein Dickfilm erzeugt, der mit Hilfe einer temperierten Kühlwalze zu einer Folie ausgebildet wird. Diese wird durch ein optisches Inspektionssystem gezogen, in dem die Folienfehler mittels eines speziellen digitalen Hochgeschwindigkeitszeilensensors mit Bildverarbeitungsrechner (FS 5 der Fa. Optical Control Systems GmbH, OCS) ermittelt werden. Zur Auswertung der gemessenen Fehler werden die Impulse bestimmten Größen- und Formklassen zugeordnet. Es erfolgt die Angabe der mittleren Anzahl der sichtbaren Fehler > 50 μm/m2.
Die Leitfähigkeit des Polyesters wird mit einer speziell dafür entwickelten Edelstahlzelle mit Elektroden und einem angeschlossenen Meßgerät mit digitaler Meßwertanzeige ermittelt. Dazu wird die Polymerprobe in Schritten von 10 K/min auf 270 °C aufgeheizt und nach einer Beharrungszeit von 10 min in
Schritten von 10 K/min bis auf 300 0C aufgeheizt, die Leitfähigkeit in μS/min gemessen und mit der individuellen Zellkonstante auf Ω • cm umgerechnet.
Beispiel 1
Das Beispiel 1 wurde entsprechend dem Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch kein Antimon und kein TEPA hinzugefügt wurde. Statt dessen wurden 22,8 g einer wässrigen, glykolischen Lösung zugesetzt, die 10 Gew.-% Magnesiumacetat umfasste, wobei das Magnesiumacetat zuvor in Wasser (1 :2) gelöst und anschließend mit Ethylenglycol gemischt wurde (vgl. Herstellung der Additivzusätze, TEPA). Darüber hinaus wurden 1 1,9 g einer glykolischen Triethylphosphonopropionat-Lösung zugegeben, die 10 Gew.-% Triethylphosphonopropionat (TEPP) der Firma ON-Chem enthielt. Der Polyestervorstufe wurden dementsprechend 50 ppm Magnesium und 30 ppm Phosphor, jeweils bezogen auf die Polyestervorstufe, hinzugefügt.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 2
Das Vergleichsbeispiel 2 wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch kein TEPP hinzugefügt wurde. Statt dessen wurden 19 g einer glykolischen Lösung zugesetzt, die 10 Gew.-% Tris-triethylenglykolphosphat (TEGPA) der Firma Masso (TEGPA) enthielt. Der Polyestervorstufe wurden dementsprechend 50 ppm Magnesium und 30 ppm Phosphor, jeweils bezogen auf die Polyestervorstufe, hinzugefügt.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 3
Das Vergleichsbeispiel 3 wurde entsprechend dem Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch kein TEGPA hinzugefügt wurde. Statt dessen wurde 4,9 g einer glykolischen Lösung zugesetzt, die 10 Gew.-% Phosphorsäure enthielt. Der Polyestervorstufe wurden dementsprechend 50 ppm Magnesium und 30 ppm Phosphor, jeweils bezogen auf die Polyestervorstufe, hinzugefügt.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 2
Das Beispiel 2 wurde entsprechend dem Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch 200 ppm Antimon zugegeben wurden, bezogen auf den Polyester. Das Antimon wurde als Antimontriacetat in glykolischer Lösung (2 Gew.-%) zugesetzt. Der Polyestervorstufe wurden dementsprechend 50 ppm Magnesium und 30 ppm Phosphor, jeweils bezogen auf die Polyestervorstufe, hinzugefügt.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 3
Das Beispiel 3 wurde entsprechend dem Beispiel 2 durchgeführt, wobei jedoch kein TEPP zugegeben wurde. Statt dessen wurden 11,2 g einer glykolischen Triethylphosphonoacetat-Lösung zugegeben, die 10 Gew.-% TEPA enthielt. Der Polyestervorstufe wurden dementsprechend 50 ppm Magnesium und 30 ppm Phosphor, jeweils bezogen auf die Polyestervorstufe, hinzugefügt.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 4
Das Beispiel 4 wurde entsprechend dem Beispiel 3 durchgeführt, wobei jedoch 100 ppm Magnesium und 60 ppm Phosphor, jeweils bezogen auf die Polyestervorstufe, hinzugefügt wurden.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 5
Das Beispiel 5 wurde entsprechend dem Beispiel 3 durchgeführt, wobei jedoch zusätzlich 125 ppm Pentaerythrit hinzugefügt wurden.
Die durch die Polykondensation erhaltene Polyesterzusammensetzung wurde gemäß den zuvor dargelegten Verfahren analysiert.
Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3
Vergleichs¬ Beispiel 1 Vergleichs¬ Vergleichs beispiel 1 beispiel 2 beispiel 3
Additivzusätze Einheit
Sb aus SbAc3 ppm 200 - - -
Pentaerythrit ppm - - - -
Mg aus Mg-Acetat ppm - 50 50 50
P aus Phosphorsäure ppm - - - 30
P aus TEPA ppm 30 - - -
P aus TEPP ppm - 30 - -
P aus TEGPA ppm - 30 -
Analysen
Polydauer min. 175 206 215 232
Viskosität dl/g 0,62 0,627 0,63 0,597
Diethylenglykol Gew. % 1,56 1,71 1,73 2,01
COOH - mmol/kg 14/14 39/41 37/38 43/46
Endgruppen
L Chips kris. - 73,8 81,6 85,7 79,7 a Chips kris. - -1 -1,8 -2,2 -2,0 b Chips kris. - -0,5 4,9 5,5 6,3
Acetaldehyd ppm 81 79 86 107
Trübung NTU 5,5 3,2 11,2 28,9
Glaspunkt °C 79,1 78,3 79 78,2
Kristallisationspunkt °C 135,9 135,2 134,1 133,4
Schmelzpunkt °C 254 253,3 252,3 253,0
Filtertest bar* cm2/ 3,4 12,1 8,9 237 kg
Fehler > 50 μm l/m2 479 1042 941 13562
Leitfälligkeit 107 90 9,6 13,8 65
Ω*cm
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5
Additivzusätze Einheit
Sb aus SbAc3 ppm 200 200 200 200
Pentaerythrit ppm - - - 125
Mg aus Mg-Acetat ppm 50 50 100 50
P aus Phosphorsäure ppm - - -
P aus TEPA ppm - 30 60 30
P aus TEPP ppm 30 - - -
P aus TEGPA ppm - - - -
Analysen
Polydauer min. 151 146 117 129
Viskosität dl/g 0,615 0,619 0,599 0,619
Diethylenglykol Gew. % 1,69 1,76 1,73 1,72
COOH - Endgruppen mmol/kg 24/25 25/26 26/27 24/26
L Chips kris. - 74,1 73,6 74,6 74,2 a Chips kris. - -1,2 -0,4 -1,3 -1,0 b Chips kris. - 0,5 0,5 -0,1 0,8
Acetaldehyd ppm 88 85 86 -
Trübung NTU 9,9 7,3 7,8 5,0
Glaspunkt 0C 78,3 78,2 78,4 78,3
Kristallisationspunkt °C 137,2 137,3 137,1 136,9
Schmelzpunkt °C 254,2 253,2 253,0 254,1
Filtertest bar* cm2/ 11,2 2,1 2,3 4,2 kg
Fehler > 50 μm l/m2 883 379 435 530
Leitfähigkeit 10? 6,0 4,5 4,0 4,5
Ω*cm
Die erhaltenen Daten zeigen, dass die erfindungsgemäßen Polyesterzusammensetzungen eine hohe Leitfähigkeit sowie eine geringe Trübung aufweisen. Darüber hinaus ergeben sich Vorteile im Hinblick auf den Filtertest.
Überraschend konnten die Vorteile der Erfindung durch Zusatz von Verzweigungsmitteln gesteigert werden. So konnte insbesondere die Trübung und die Polymerisationszeit verringert werden.
Die so hergestellten Polyester wurden in einer Filmanlage mit Doppelschneckenhauptextruder BT-55-33d, Filter BEMATEC 100 μm, EDI PET Düse, Draht-Pinning (0,12 mm) mit Hilfswickler zu Film verarbeitet. Die Abzugsgeschwindigkeiten wurden von 40 in Zehnerschritten auf 110 m/min gesteigert.
Die Materialien aus den Beispielen 2-5 wurden gegenüber dem Material des Vergleichsbeispiels 1 getestet. Dabei war für die erfindungsgemäßen Polyester eine Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit von 25-30 % möglich.